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Pulsares de raios gama (amarelas) e pulsares de raios gama de milisegundo (magenta) estudados pelo Fermi.
Crédito: NASA/DOE/Fermi LAT Collaboration.
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Uma nova classe de pulsares detectada pelo Fermi Gamma-ray Space Telescope da NASA é capaz de resolver o mistério das fontes de raios-gama e ajudar os cientistas compreender os mecanismos por detrás das emissões de pulsar.
Um estudo prestes a ser publicado por uma equipe internacional de cientistas na edição de 2 de Julho da Science Express descreve 16 pulsares descobertos pelo telescópio Fermi com base nas suas emissões de raios gama de alta energia. Um pulsar é uma estrela de neutrões que gira rapidamente, e que mais não é que o núcleo denso remanescente após uma explosão de supernova. A maioria dos 1.800 pulsares conhecidos foram encontrados através de emissões periódicas na região espectral do rádio.
"Estes são os primeiros pulsares detectados exclusivamente por raios gama e foram já encontrados 16", disse Robert Johnson, professor de Física na Universidade da Califórnia, Santa Cruz. "A existência de uma grande população de pulsares silenciosos no rádio era já suspeitado antes destes, mas até ao Fermi ser lançado, apenas era conhecido um pulsar silencioso no rádio, que foi detectado nos raios-X."
Johnson e outros físicos UCSC em Santa Cruz do Instituto de Física de Partículas (SCIPP) identificaram estes pulsares de raios gama usando técnicas computacionais que desenvolveram para poderem investigar através de dados do Large Area Telescope (LAT) do Fermi. Marcus Ziegler disse que a detecção de pulsações de raios gama de uma fonte típica exige semanas ou meses de dados da LAT.
"Do pulsar mais fraco que estudamos, a LAT vê apenas dois fotões gama por dia", disse Ziegler, co-autor do artigo.
Dos 16 pulsares de raios gama encontrados usando o Fermi, 13 estão associados com fontes de raios gama não identificadas, detectadas anteriormente pela Egret, um instrumento colocado no Observatório de Raios Gama Compton. O Egret detectou cerca de 300 fontes pontuais de raios gama, mas foi incapaz de detectar as pulsações das fontes, a maioria das que permaneceram não identificadas, disse Pablo SAZ Parkinson, também co-autor do artigo.
"Tem sido uma longa discussão sobre o que poderia estar a alimentar essas fontes não identificadas, e os novos resultados do Fermi dizem-nos que muitas delas são pulsares", disse SAZ Parkinson. "Estes resultados também estão a dar-nos pistas importantes sobre o mecanismo de emissão dos pulsares ."
Um pulsar emite feixes de ondas de rádio estreitas a partir dos pólos magnéticos da estrela de neutrões que chegam à Terra como a luz de um farol porque os pólos magnéticos não estão alinhados com o eixo de rotação da estrela. Se o feixe de rádio não incide sobre a Terra, o pulsar não pode ser detectado por radiotelescópios. A capacidade do Fermi para detectar tantos pulsares gama silenciosos no rádio indica que os raios gama são emitidos com uma amplitude de campo que é mais ampla do que a do feixe de rádio.
"Isso favorece modelos em que os raios gama são emitidos a partir do exterior da magnetosfera pulsar, e não da calote polar muito mais próxima da superfície da estrela," disse SAZ Parkinson.
Os campos eléctricos e magnéticos muito intensos de um pulsar aceleram partículas carregadas até quase à velocidade da luz, e, em última instância, essas partículas são responsáveis pela emissão de raios-gama.
Devido à rotação da estrela que alimenta as emissões, os pulsares isolados abrandam à medida que envelhecem e perdem energia. Mas uma estrela companheira binária pode alimentar material para o pulsar e acelerá-lo até uma taxa de rotação de 100 a 1.000 rotações por segundo. Estes são chamados pulsares de milisegundo, e os cientistas do Fermi detectaram pulsações de raios gama provenientes de oito pulsares de milisegundo que anteriormente tinham sido descobertos nos comprimentos de onda do rádio. Estes resultados estão descritos noutro trabalho também publicado na edição de 2 de Julho da Science Express.
"O telescópio Fermi tem realmente uma capacidade sem precedentes para a descoberta e análise de pulsares de raios-gama," disse Paul Ray do Naval Research Laboratory, em Washington. "Desde o lançamento do Observatório Compton há quase uma década, que os cientistas se questionam sobre a natureza das fontes de raios gama não identificadas que têm sido detectadas na nossa galáxia. Estes estudos de Fermi levantam o véu sobre muitas delas."
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Fonte:
USCS
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